脱硫增压系统设置探讨

摘要:文章通过对增压系统的设置和增压风机的选型进行分析,为我国一些燃煤老电厂的烟气脱硫改造工程提供一定的借鉴意义。

关键词:脱硫增压系统;静叶可调轴流风机;烟气脱硫改造

中图分类号:X703文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)25-0097-02

湿法脱硫工艺系统中,自锅炉引风机来的烟气进入吸收塔中洗涤脱硫,经脱硫后送回尾部烟道进入烟囱排放。由于烟气流经原烟道、烟气换热器(GGH)、吸收塔、净烟道、挡板门等阻力设备,需设置增压风机来补偿流动中的压力损失。

目前大部分FGD系统是后期增设的,所以一般增压风机都是与锅炉引风机串联运行。对于新建机组可以采用引风机同时克服锅炉和FGD系统的阻力。当然这种情况的前提是脱硫装置应当长期连续运行,否则运行经济性较差。

1增压系统的设置位置

目前,国内的湿法脱硫项目,一般通过在脱硫系统的入口处设置增压风机来提高烟气的压力,克服脱硫系统的阻力,整个脱硫系统处于正压状态。

对于国内老机组加装脱硫装置,一般是在原两台并联运行的引风机的共用烟道后再布置一台增压风机。该增压风机的容量比前面的单台引风机放大了一倍,例如,300MW机组的增压风机容量相当于600MW机组的引风机。新建大机组配置脱硫装置,国外一般一台锅炉配置二台引风机,引风采用二级叶轮。这种配置既保留了原一台锅炉配置二台引风机的优点(即一台风机故障,另一台仍可承担60%～70%的负荷),又满足了脱硫装置和烟道对压力的需求。一般,如果脱硫系统省却烟气再热器,脱硫系统的阻力较小,可以通过直接将引风机扩大来克服脱硫系统的阻力,将引风机和脱硫增压风机合并的方式能节约投资和运行费用。

1.1增压系统的四种设置位置

如果脱硫系统设有烟气烟气换热器(GGH),从烟气流程中可以看出,增压风机可以布置在四个位置:GGH上游原烟气侧(方案A),吸收塔入口侧(方案B),吸收塔出口侧(方案C),GGH下游净烟气侧(方案D)。这样,按照布置位置及相应的烟气条件,脱硫增压风机可以分为两种类型:“干风机”和“湿风机”。

1.2增压系统设置位置的选择

方案A,增压风机布置在GGH上游的原烟气烟道上的方案。

方案B,增压风机布置在GGH出口和吸收塔进口之间原烟气烟道的方案。

方案C,增压风机布置在吸收塔出口及GGH净烟气入口之间净烟气烟道的方案。

方案D,增压风机布置在GGH净烟气出口烟道的方案。

在上述方案中,方案A、C比较常用。方案A的优点是常规的风机就可作为引风机,这样风机可以实现国产化,也大大降低了初投资。此时增压风机的运行条件与锅炉引风机是相同的,选型方式也类似,一般可以根据需要,在离心风机,静叶可调轴流风机和动叶可调轴流风机之间进行选择。考虑到要将回转式换热器的泄漏量减少到最小,并将残余液滴进行预干燥,方案C在这方面提供了特殊的优越性。

2增压风机的设计选型

2.1设计/选型原则

增压风机的设计及运行将充分考虑正常运行和异常情况下可能发生的最大流量、最高温度和最大压损以及事故情况。增压风机在容量、设计和构造上将保证从零到满负荷时都能运行。在满足BMCR工况下的运行要求基础上,还将满足FGD最差的设计条件,即:

(1)基本风量按锅炉燃用设计煤种和BMCR工况下升压风机入口的烟气量考虑。

(2)风量裕量不低于10%,压头裕量不低于20%,另加10℃的温度裕量。一般一套脱硫系统配置一台增压风机。在湿法烟气脱硫工艺中,增压风机主要有以下3种类型:离心风机、动叶可调轴流风机、静叶可调轴流风机。

2.2性能/可靠性比较

2.2.1离心风机优点:在设计工况下,风机效率最高;具有叶片型式多样、抗磨损性能好的优点。缺点:叶片直径较大,占地面积较大和检修维护不方便;变负荷调节性能差,偏离设计点时,随着风机参数的变化,效率下降快。

2.2.2动叶可调轴流风机结构特点:动叶可调即叶片角度在风机运行中可依靠液压调节机构进行调节,改变风机风压、风量。动叶可调轴流式引风机由进气箱、带整流导叶环的机壳、扩压器和转子组成。电动机通过中间轴传动风机主轴。机壳具有水平中分面,便于安装和检修。转子由叶轮、轴承箱、中间轴、液压调节机构等组成。

优点:调节性能高,能很好的适应变工况负荷运行。

缺点:(1)耐磨性差,在烟气系统中,叶片的磨损甚至国内曾有发生“剃光头”的事;(2)液压调节系统较复杂,给维修及运行费用上造成一定困难。

适用:中压至低压的场合。

2.2.3静叶可调轴流风机结构特点:静叶可调轴流风机在运行中风机进口导叶依靠调节机构可进行调节,从而达到改变风压、风量的目的。

静叶可调轴流风机由进气箱、进口调节门、整流导叶环的机壳、扩压器和转子组成。电动机通过刚挠性联轴器直接传动风机主轴。主轴有两种支撑方式:一是两端各有一个轴承座形式和整体式轴承箱的悬臂形式;二是叶轮与主轴用高强度螺栓直接连接。前种轴承形式叶轮检修装拆后,需要重新调心。

静叶可调轴流风机受其特性限制,风机小装置效率不会超过87%(比动叶可调轴流风机低,且高效率区比动叶可调轴流风机小),适用压力系数在离心风机和动叶可调轴流风机之间。

优点:(1)介于动调和离心之间,它的变负荷调节性能比离心机好,但比动调稍差;(2)调节系统采用简单的电动执行机构调节,可靠性较高,系统简单,维修也方便。

缺点:效率相对较低。

适用:压力较大的场合。

2.2.4可靠性动调和静调可调轴流风机的可靠性指标均为99%,但由于动、静调各自的结构特点,在高温含尘烟气的工作条件下,动调叶片磨损的潜在风险较静调高。

2.3投资/运行维护费用比较

投资:静叶可调轴流风机比较便宜,大概是动调价格的70%～80%,并且由于其转速低,设备基础的费用也略低。

维护费:风机的维修费用主要考虑的是叶片的更换。动调风机的叶片是靠堆焊和喷涂耐磨材料来提高磨损寿命,其寿命较静调短,且叶片更换费用高;另外,其液压系统结构虽精密,但也易出现漏油、卡涩,现场维修量也大。

运行费:从考察风机的技术性能来说,有一个关键点是风机的功耗。在许多评估中风机功耗是按在BMCR工况点的功耗进行的,但这与实际情况相差较大,电厂不可能一直在100%BMCR工况点下连续运行,更多的是在30%～100%BECR工况范围内满足调峰的要求。

3结论

本文根据湿法烟气脱硫的工艺,介绍了脱硫增压风机位置布置和设计选型的确定。讨论增压风机的特点、设计选型的原则及三种常用增压风机的性能与可靠性比较,最后得出本项目采用单台动调风机在技术上可行、成本控制较佳的结论。

参考文献

[1] 苏州热工所.上海吴泾第二发电有限责任公司2×600MW烟气脱硫工程168小时试运行报告(1#脱硫系统)[R].2007,(12).

[2] 王家永.关于烟气脱硫系统中增压风机几个问题的探讨[J].电力建设,2004,(7).

[3] 戴永阳,许栓安,陈意,傅峡.湿法烟气脱硫系统中增压风机的设计选型[J].工程建设与设计,2004,(8).

作者简介:杨红军(1971-),男,河北石家庄人,北京博奇电力科技有限公司项目经理,研究方向:火力发电厂烟气脱硫。